KR20090038309A - Electrode for secondary battery, manufacturing method thereof, and secondary battery employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 채용한 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery electrode, a manufacturing method thereof and a secondary battery employing the same.
이동용 기기의 전원으로 혹은 전력 저장용으로 이용되고 있는 전지로서 그 사용 용도와 환경에 따라 다양한 형태가 사용되고 있다. 아연망간 건전지와 같은 1차 전지는 한 번 사용하고 버려야 하는 반면, 납 축전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지, 리튬 이온 전지 등의 이차전지는 전지를 교체하지 않고 충방전을 반복하면서 사용할 수 있다. As a battery that is used as a power source for mobile devices or for power storage, various forms are used depending on the intended use and environment. Primary batteries such as zinc manganese batteries have to be used and discarded once, while secondary batteries such as lead storage batteries, nickel metal hydride batteries, nickel cadmium batteries, and lithium ion batteries can be used repeatedly while charging and discharging.
최근 전자기술의 지속적인 발전과 함께 전자기기 소비자의 요구도 다양화되고 있어, 전지에 대한 다양한 요구가 증가되고 있는 상황이다. 특히, 휘거나 굽힐 수 있는 전자기기가 등장함에 따라 이러한 기기의 디자인 요구를 충족시키기 위해선 전지성능뿐만 아니라 전지의 두께와 유연성도 증가시킬 수 있는 기술 개발이 필요하다. 또한 다양한 기기 디자인에 대응하기 위해 전지 디자인도 쉽게 변화시킬 수 있는 공정 기술이 필요하다.Recently, with the continuous development of electronic technology, the demands of consumers of electronic devices are diversified, and various demands on batteries are increasing. In particular, with the emergence of electronic devices that can bend or bend, it is necessary to develop technologies that can increase not only battery performance but also battery thickness and flexibility. In addition, to cope with various device designs, a process technology that can easily change a battery design is required.
리튬 이온 전지의 전극 활물질층은 주로 슬러리 코팅법에 의하여 형성된다. 그런데 이 슬러리 코팅법을 이용할 경우 수십㎛ 두께의 두꺼운 활물질층을 형성하므로 전극이 휨과 굽힘에 대한 내구성이 부족하고, 전극 형태를 변화시키기 어려워 다양한 디자인에 대응하기 곤란하다. The electrode active material layer of a lithium ion battery is mainly formed by the slurry coating method. However, when the slurry coating method is used, a thick active material layer having a thickness of several tens of μm is formed, so that the electrode lacks durability against bending and bending, and it is difficult to change the shape of the electrode, and thus it is difficult to cope with various designs.
한편, 박막 전지는 스퍼터링 등의 박막 제조공정으로 제작할 수 있는데, 제조하기가 번거롭고 생산원가가 높을 뿐 아니라, 공정 시간이 길고 열처리 공정이 필요하다는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 잉크젯 인쇄용 잉크를 이용하여 전극을 형성하는 방법이 제시되었다 (CN 1215585C).On the other hand, the thin film battery can be manufactured by a thin film manufacturing process such as sputtering, it is troublesome to manufacture and high production cost, there is a problem that the process time is long and heat treatment process is required. In order to solve this problem, a method of forming an electrode using ink for inkjet printing has been proposed (CN 1215585C).
그런데 상기 방법에 따라 전극 활물질층을 형성하는 경우, 활물질층의 두께가 달라 전체적으로 불균일한 활물질층이 형성되어 개선의 여지가 많다.By the way, when the electrode active material layer is formed according to the above method, the thickness of the active material layer is different, the overall non-uniform active material layer is formed, there is much room for improvement.
본 발명은 저점도 잉크를 인쇄하여 활물질층의 균일도가 개선된 활물질층을 채용한 이차전지용 전극, 그 제조방법 및 이를 채용하여 전극 용량이 향상된 이차전지를 제공하는 것이다.The present invention is to provide a secondary battery electrode employing an active material layer in which the uniformity of the active material layer is improved by printing a low-viscosity ink, a manufacturing method thereof and a secondary battery having improved electrode capacity by employing the same.
본 발명의 일실시예에 따르면, 집전체와, 상기 집전체 상부에 점도가 500mPa·s 이하인 잉크를 인쇄 및 건조하여 형성된 활물질층을 포함하며,According to an embodiment of the present invention, a current collector and an active material layer formed by printing and drying an ink having a viscosity of 500 mPa · s or less on the current collector,
상기 집전체는 표면거칠기 Ra가 0.025 내지 1.0 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극이 제공된다.The current collector is provided with a secondary battery electrode, characterized in that the surface roughness Ra is 0.025 to 1.0 ㎛.
상기 활물질층은 두께가 0.1 내지 10㎛이다. 그리고 상기 집전체는 UV 또는 플라즈마 표면처리될 수 있다. The active material layer has a thickness of 0.1 to 10 μm. And the current collector may be UV or plasma surface treatment.
본 발명에서 상기 활물질층은 활물질, 도전제 및 바인더를 포함하며, 분산제를 포함할 수 있다. In the present invention, the active material layer may include an active material, a conductive agent, and a binder, and may include a dispersant.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 활물질, 도전제, 바인더 및 용매를 포함하는 점도가 500mPa·s 이하인 잉크를 준비하는 단계; 및According to another embodiment of the present invention, the method comprising: preparing an ink having a viscosity of 500 mPa · s or less including an active material, a conductive agent, a binder, and a solvent; And
표면거칠기 Ra가 0.025 내지 1.0 ㎛인 집전체 상에 상기 잉크를 인쇄 및 건조하여 활물질층을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 전극의 제조방법이 제공된다.Provided is a method of manufacturing an electrode for secondary batteries, including forming an active material layer by printing and drying the ink on a current collector having a surface roughness Ra of 0.025 to 1.0 μm.
상기 인쇄는 잉크젯 인쇄, 그라비아 인쇄, 플랙소그래피 인쇄, 옵셋 인쇄, 스크린 인쇄 또는 닥터 블래이드 인쇄 방식에 따라 실시된다.The printing is carried out according to the inkjet printing, gravure printing, flexography printing, offset printing, screen printing or doctor blade printing.
상기 표면거칠기 Ra가 0.025 내지 1.0 ㎛인 집전체는, 연마 가공, 압연롤을 이용하는 방법, 에칭 처리, 레이저 처리 또는 샌드 블래스트 가공에 의하여 얻을 수 있거나 또는 무전해 도금, 전해 도금 또는 인쇄법을 이용하여 얻을 수 있다.The current collector having the surface roughness Ra of 0.025 to 1.0 µm can be obtained by polishing, rolling, etching, laser processing or sand blasting or by electroless plating, electrolytic plating or printing. You can get it.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상술한 전극을 구비하는 이차전지가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, a secondary battery having the above-described electrode is provided.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
전극 활물질층 형성시 점도가 낮은 잉크를 집전체상에 인쇄하는 경우, 잉크의 점도가 낮아 집전체상에 인쇄된 잉크 방울이 쉽게 이동하며, 이들 잉크 방울은 집전체 표면의 표면에너지와 잉크의 표면 장력에 따라 거동하는 형태가 달라진다. 집전체의 표면에너지가 충분히 크지 않고 잉크의 표면장력이 충분히 낮지 않을 경우, 집전체상의 잉크 방울은 접촉각이 커지면서 더 좁은 영역에 뭉치게 된다. 이 상태에서 건조하여 활물질층을 형성할 경우 위치에 따라 형성된 활물질층의 두께가 달라 전체적으로 불균일한 활물질층이 형성된다. When the ink having low viscosity is printed on the current collector when the electrode active material layer is formed, ink droplets printed on the current collector are easily moved due to the low viscosity of the ink, and the ink droplets have surface energy of the current collector surface and surface tension of the ink. The behavior depends on the form. If the surface energy of the current collector is not large enough and the surface tension of the ink is not sufficiently low, the ink droplets on the current collector will aggregate in a narrower area as the contact angle becomes larger. When drying in this state to form the active material layer, the thickness of the formed active material layer varies depending on the position, thereby forming an overall non-uniform active material layer.
집전체 표면에너지가 낮고 잉크의 표면장력이 클 경우에는 잉크가 둥근 방울 형태로 뭉치려는 경향이 강해서 잉크 방울이 서로 분리되어 표면에서 큰 접촉각을 형성하려고 한다. 이와 반대로 집전체의 표면에너지가 크고 잉크의 표면장력이 작은 경우에는 잉크가 집전체 표면과의 접촉 면적을 늘이려는 경향이 강해져서 잉크방울이 퍼지고 표면과 더 작은 접촉각을 유지하게 된다. 이 때 잉크 방울이 충분히 커지게 되면, 서로 이웃한 잉크 방울들이 연결되면서 잉크가 인쇄된 면적 전체에 걸쳐서 잉크의 막이 형성되고, 이를 균일하게 건조시키면 균일도가 향상된 활물질층을 얻을 수 있다.When the current collector surface energy is low and the surface tension of the ink is large, the ink tends to agglomerate in the form of round droplets, and the ink droplets are separated from each other to form a large contact angle on the surface. On the contrary, when the surface energy of the current collector is large and the surface tension of the ink is small, the ink tends to increase the contact area with the surface of the current collector so that ink droplets spread and maintain a smaller contact angle with the surface. At this time, when the ink droplets are sufficiently large, a film of ink is formed over the entire area where the ink is printed while the adjacent ink droplets are connected to each other, and uniformly drying the ink droplets can obtain an active material layer having improved uniformity.
이와 같이 저점도의 잉크를 인쇄하여 전극의 활물질층을 형성할 때 균일도를 높이기 위해서는 집전체의 표면에너지를 높이거나 잉크의 표면장력을 낮추는 것이 효과적이다. In order to increase the uniformity when printing the low viscosity ink to form the active material layer of the electrode, it is effective to increase the surface energy of the current collector or lower the surface tension of the ink.
그런데, 잉크를 조합하기 위해 사용할 수 있는 재료의 특성이 한계를 가지고 있으며, 인쇄를 위해 요구되는 점도, 분산성, 건조특성 등 잉크의 다양한 특성들에 부응하면서 표면장력의 특성까지 정확하게 제어하는 데는 많은 어려움이 따른다. 더구나 잉크젯 인쇄 등의 경우 잉크젯 노즐 외부의 오염을 방지하여 잉크 토출시의 균일도를 높이기 위해서는 잉크가 낮은 값의 표면장력을 갖는 것이 오히려 불리해지기 때문에 잉크의 표면장력만을 제어하여 활물질층의 균일도를 높이는 데는 여러 제약이 있다. However, there are limitations in the properties of the materials that can be used to combine the inks, and in order to meet the various properties of the inks such as the viscosity, dispersibility, and drying properties required for printing, there are many ways to precisely control the properties of the surface tension. Difficulties follow In addition, in the case of inkjet printing, in order to prevent contamination of the outside of the inkjet nozzle and to increase the uniformity when discharging the ink, it is rather disadvantageous that the ink has a low surface tension. There are several restrictions.
이에 본 발명의 개시에 따르면, 집전체의 표면거칠기를 제어하여 집전체의 표면에너지를 높이고, 이와 같이 표면에너지가 높아진 집전체상에 저점도 잉크를 인쇄하여 활물질층의 균일도를 개선시킨다. 이러한 경우, 활물질층 형성하는 공정이 간편해진다. Accordingly, according to the present disclosure, the surface roughness of the current collector is increased by controlling the surface roughness of the current collector, and the low-viscosity ink is printed on the current collector having such a high surface energy to improve the uniformity of the active material layer. In this case, the process of forming an active material layer becomes simple.
본 발명의 개시에 따르면, 전극 활물질층을 형성하기 위한 저점도 잉크의 점도는 500m㎩·s 이하이며, 바람직하게는 2 내지 300m㎩·s 이고, 보다 바람직하게는 5-100m㎩·s 이다. 만약 상기 잉크의 점도가 500m㎩·s를 초과하면 집전체상에 서의 잉크 방울의 퍼짐이 어려워져 균일한 조성을 갖는 활물질층 형성이 매우 어려워진다.According to the disclosure of the present invention, the viscosity of the low viscosity ink for forming the electrode active material layer is 500 mPa · s or less, preferably 2 to 300 mPa · s, and more preferably 5-100 mPa · s. If the viscosity of the ink exceeds 500 mPa · s, it becomes difficult to spread the ink droplets on the current collector, making it very difficult to form an active material layer having a uniform composition.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따라 표면에너지가 높은 집전체상에 활물질층이 균일하게 형성되는 원리를 설명하기 위한 도면들이다.1A to 1C are diagrams for describing a principle in which an active material layer is uniformly formed on a current collector having high surface energy according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 인쇄 공정을 통해 집전체(10)상에 잉크 방울(11)이 전이되면 초기에는 집전체(10)상에 저점도 잉크(11)가 서로 뭉쳐 있다.Referring to FIG. 1A, when the ink droplets 11 are transferred onto the
도 1b를 참조하여, 집전체(10)의 표면에너지가 높게 되면, 잉크(11) 방울의 접촉각이 작아지고 이로 인하여 잉크(11)가 집전체상에 퍼지게 된다. Referring to FIG. 1B, when the surface energy of the
도 1c로부터 알 수 있듯이, 퍼진 잉크(11) 방울이 서로 연결되면서 집전체(10)상에 균일한 막을 형성하여 균일도가 향상된 활물질층이 얻어진다.As can be seen from FIG. 1C, as the droplets of spread ink 11 are connected to each other, a uniform film is formed on the
전극에서 활물질층의 균일도는 전지 특성에서 매우 중요하다. 만약 전극의 활물질층이 균일하지 않을 경우에는 전극상의 위치에 따라 활물질층의 두께가 달라진다. 이 경우 외부에서 전극의 일정 면적에 대해 균일한 압력이 가해졌을 때에도 위치에 따라 활물질층이 다른 압력을 받게 된다. 즉, 두께가 두꺼운 활물질층에는 더 큰 압력이 가해지고, 두께가 얇은 활물질층에는 더 작은 압력이 가해진다. 다시 말하면, 활물질층이 두꺼운 위치에 압력이 집중되어 더 큰 압력을 받게 되므로, 이 위치에 있는 기판, 집전체, 활물질층, 세퍼레이터 등이 모두 집중된 압력을 받게 되고, 이에 따라 전지가 물리적으로 파손될 위험이 커진다. 전극 활물질층의 균일도는 굽힘에 대한 내구성 측면에서도 중요하다. 전극이 휘거나 굽혀졌을 때 활물질층이 두꺼운 부위는 더 얇은 부위와 비교했을 때 상대적으로 더 큰 스트레스를 받 게 된다. 따라서 두꺼운 부위의 활물질층은 더 쉽게 떨어져나가 전극의 성능이 저하될 수 있다. Uniformity of the active material layer in the electrode is very important in battery characteristics. If the active material layer of the electrode is not uniform, the thickness of the active material layer varies depending on the position on the electrode. In this case, even when a uniform pressure is applied to a predetermined area of the electrode from the outside, the active material layer receives different pressure depending on the position. That is, greater pressure is applied to the thicker active material layer, and smaller pressure is applied to the thinner active material layer. In other words, since the pressure is concentrated in a thick position of the active material layer and is subjected to a greater pressure, the substrate, the current collector, the active material layer, the separator, and the like, which are located at this position, are all subjected to concentrated pressure, thereby risking physical damage to the battery. Will grow. Uniformity of the electrode active material layer is also important in terms of durability against bending. When the electrode is bent or bent, the thicker portion of the active material layer is subjected to relatively greater stress as compared to the thinner portion. Therefore, the thicker active material layer is more easily peeled off may degrade the performance of the electrode.
또한 전극의 활물질층의 두께 및 조성이 균일하지 않을 경우, 전지가 고유의 전기화학 반응을 통하여 전지로서의 기능을 수행하는 데에도 문제가 발생한다. 그리고 활물질층의 두께가 두꺼운 영역과 얇은 영역이 공존하게 되는데, 이렇게 되면 두꺼운 영역에는 상대적으로 더 많은 양의 활물질이 존재하고, 활물질층의 두께가 두껍기 때문에 이 영역의 일부 활물질은 다른 곳의 활물질보다 집전체로부터의 거리가 멀어진다. 따라서 활물질층이 두껍게 형성된 영역에는 활물질이 상대적으로 많아 더 많은 전류가 흐르고, 이 영역의 일부 활물질은 집전체로부터 활물질까지의 전기 저항이 더 크게 된다. 즉, 활물질층의 균일도가 불량하면 전기화학 반응이 일어날 때 일부 영역에서 더 많은 반응이 일어나고, 더 큰 전기 저항으로 인해 더 많은 부하를 받아 더 많은 열이 발생한다. 이로 인해 일부 영역의 활물질은 다른 영역의 활물질보다 비가역 반응이 더 빠르게 일어나, 전체적으로 보면 전지의 사이클 특성이 나빠지게 된다.In addition, when the thickness and composition of the active material layer of the electrode is not uniform, there is a problem that the battery performs its function as a battery through an intrinsic electrochemical reaction. In addition, a thicker region and a thinner region of the active material layer coexist. In this case, a larger amount of the active material is present in the thicker region, and because the thickness of the active material layer is thicker, some active materials in this region are more active than other active materials. The distance from the current collector is farther away. Therefore, a relatively large amount of active material flows in a region in which the active material layer is thick, so that more current flows, and some active materials in this region have a larger electrical resistance from the current collector to the active material. That is, if the uniformity of the active material layer is poor, more reaction occurs in some regions when the electrochemical reaction occurs, and more heat is generated due to more load due to the greater electrical resistance. As a result, the active material of some regions may cause an irreversible reaction faster than the active materials of other regions, resulting in poor cycle characteristics of the battery.
본 발명의 개시에 따르면, 상술한 바와 같이 전극 활물질층의 균일도가 개선되므로 이로 인하여 전극의 용량, 전지의 사이클 특성 등이 향상된다. According to the disclosure of the present invention, the uniformity of the electrode active material layer is improved as described above, thereby improving the capacity of the electrode, the cycle characteristics of the battery, and the like.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전극 활물질층의 총두께는 0.1 내지 10㎛로서, 종래의 슬러리법에 따라 얻은 활물질층의 두께에 비하여 매우 얇고 활물질층의 두께 편차도 거의 없다. 이와 같이 두께가 얇고 편차가 작기 때문에 종래의 경우에 비하여 박형 전지를 구성하기가 가능해지고, 굽힘에 대한 내구성이 우수하다는 잇 점이 있다.According to one embodiment of the present invention, the total thickness of the electrode active material layer is 0.1 to 10 μm, which is very thin compared to the thickness of the active material layer obtained by the conventional slurry method, and there is almost no thickness variation of the active material layer. As such, since the thickness is small and the variation is small, it is possible to construct a thin battery as compared with the conventional case, and there is an advantage in that durability against bending is excellent.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 전극의 제조방법을 살펴 보기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a secondary battery electrode according to an embodiment of the present invention will be described.
먼저, 활물질, 도전제, 바인더, 분산제 및 용매를 혼합하여 활물질층 형성용 조성물인 잉크를 준비한다. 그리고 상기 잉크의 점도는 점도가 500mPa·s 이하인 것이 바람직하며 특히 5 내지 100mPa·s인 것이 바람직하다.First, an active material, a conductive agent, a binder, a dispersant, and a solvent are mixed to prepare an ink which is a composition for forming an active material layer. And the viscosity of the ink is preferred that the viscosity is not more than 500mPa · s, and particularly preferably 5 to 100mPa · s.
상기 활물질은 이차 전지의 전극 활물질로 사용되는 통상의 산화물 입자들 중 임의의 것을 사용 가능하다. The active material may be any of conventional oxide particles used as an electrode active material of a secondary battery.
상기 활물질의 구체적인 예로서, LiCoO2 등의 Li-Co계 복합 산화물, LiNiO2 등의 Li-Ni계 복합 산화물, LiMn2O4, LiMnO2 등의 Li-Mn계 복합 산화물, Li2Cr2O7, Li2CrO4 등의 Li-Cr계 복합 산화물, LiFeO2 , LiFePO4 등의 Li-Fe계 복합 산화물, Li-V 계 복합 산화물, Li4Ti5O12 등의 Li-Ti계 복합 산화물, SnO2, In2O3, Sb2O3 등의 전이 금속 산화물, 그래파이트, 하드카본, 아세틸렌 블랙, 카본 블랙 등의 카본계 물질 등이 있다.Specific examples of the active material include Li-Co-based composite oxides such as LiCoO 2 , Li-Ni-based composite oxides such as LiNiO 2 , Li-Mn-based composite oxides such as LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 , and Li 2 Cr 2 O 7 , Li-Cr complex oxides such as Li 2 CrO 4 , Li-Fe complex oxides such as LiFeO 2 , LiFePO 4 , Li-V complex oxides, Li-Ti complex oxides such as Li 4 Ti 5 O 12 Transition metal oxides such as, SnO 2 , In 2 O 3 , Sb 2 O 3, and carbon-based materials such as graphite, hard carbon, acetylene black, and carbon black.
상기 도전제는 활물질의 전도성을 향상시키기 위한 물질으로서, 아세틸렌 블랙, 카본블랙, 그래파이트, 탄소섬유, 카본나노튜브 등을 사용할 수 있다. 그리고 도전제의 함량은 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 15 중량부인 것이 바람직하다.The conductive agent may be acetylene black, carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanotube, or the like as a material for improving conductivity of the active material. And the content of the conductive agent is preferably 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the active material.
상기 용매로는 탈이온수를 주성분으로 하며, 건조속도를 조절하기 위해 에탄 올, 메탄올, 부탄올, 프로판올, 이소프로필알코올, 이소부틸알코올, N-메틸-2-피롤리돈 등의 알코올계를 혼합한 용매를 사용한다. 그리고 용매의 함량은 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 100 내지 20000 중량부인 것이 바람직하다. As the solvent, deionized water is used as a main component, and alcohols such as ethanol, methanol, butanol, propanol, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, and N-methyl-2-pyrrolidone are mixed to control the drying rate. Solvent is used. And the content of the solvent is preferably 100 to 20000 parts by weight based on 100 parts by weight of the active material.
본 발명에서 사용되는 분산제는 상기 활물질과 도전제를 골고루 분산시켜 주는 역할을 한다. 분산제의 구체적인 예로서, 지방산염, 알킬디카르복시산염, 알킬황산에스테르염, 다가황산에스테르알콜염, 알킬나프탈렌황산염, 알킬벤젠황산염, 알킬나프탈렌황산에스테르염, 알킬술폰숙신산염, 나프텐산염, 알킬에테르카르복시산염, 아실레이티드펩티드, 알파올레핀황산염, N-아실메틸타우린염, 알킬에테르황산염, 2차다가알콜에톡시설페이트, 폴리옥시에틸렌알킬퍼밀에테르황산염, 모노글리설페이트, 알킬에테르인산에스테르염, 알킬인산에스테르염, 알킬아민염, 알킬피리듐염, 알킬이미다졸륨염, 불소계- 또는 실리콘계-아크릴산 중합체, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌스테롤에테르, 폴리옥시에틸렌의 라놀린 유도체, 폴리옥시에틸렌/폴리옥시프로필렌 공중합체, 폴리옥시에틸렌솔비탄지방산에스테르, 모노글리세라이드지방산에스테르, 수크로스지방산에스테르, 알칸올아미드지방산, 폴리옥시에틸렌지방산 아미드, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피리돈, 폴리아크릴아미드, 카르복시기-함유 수용성 폴리에스테르, 수산기-함유 셀룰로오스계 수지, 아크릴 수지, 부타디엔 수지, 아크릴산계, 스티렌아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리우레탄계, 알킬베타민, 알킬아민옥사이드, 포스파티딜콜린, 또는 그 혼합물을 들 수 있다. 여기에서 분산제의 함량은 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 50 중량부인 것이 바람직하다. 만약 분산제의 함량이 상기 범위를 벗어나면 활물질과 도전제의 분산 효과가 저하되거나 활물질 혹은 도전제의 상대적인 함량이 줄어들어 전극 성능이 낮아지므로 바람직하지 못하다.The dispersant used in the present invention serves to uniformly disperse the active material and the conductive agent. Specific examples of the dispersant include fatty acid salts, alkyl dicarboxylates, alkyl sulfate ester salts, polyhydric acid ester alcohol salts, alkyl naphthalene sulfate salts, alkylbenzene sulfate salts, alkyl naphthalene sulfate salts, alkyl sulfon succinate salts, naphthenate salts and alkyl ethers. Carboxylate, Acylate Peptide, Alpha Olefin Sulfate, N-Acyl Methyl Taurine Salt, Alkyl Ether Sulfate, Secondary Polyalcohol Ethoxy Sulfate, Polyoxyethylene Alkyl Peryl Ether Sulfate, Monoglysulfate, Alkyl Ether Phosphate Ester Salt, Alkyl Phosphoric acid ester salt, alkylamine salt, alkylpyridium salt, alkylimidazolium salt, fluorine- or silicone-acrylic acid polymer, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene sterol ether, lanolin derivative of polyoxyethylene, polyoxyethylene / Polyoxypropylene copolymer, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, monoglyceride fatty acid Sterrose, sucrose fatty acid ester, alkanolamide fatty acid, polyoxyethylene fatty acid amide, polyoxyethylene alkylamine, polyvinyl alcohol, polyvinylpyridone, polyacrylamide, carboxyl group-containing water-soluble polyester, hydroxyl group-containing cellulose type Resin, acrylic resin, butadiene resin, acrylic acid type, styrene acryl type, polyester type, polyamide type, polyurethane type, alkyl betamine, alkylamine oxide, phosphatidylcholine, or mixtures thereof. Herein, the content of the dispersant is preferably 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the active material. If the content of the dispersant is out of the above range, it is not preferable because the dispersing effect of the active material and the conductive agent is lowered or the relative content of the active material or the conductive agent is reduced and the electrode performance is lowered.
상기 바인더는 인쇄후 잉크와 집전체와의 결착력을 부여하는 역할을 한다. 이러한 바인더의 예로서, 폴리비닐알콜, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합체, 스틸렌-부타디엔 고무, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리테드라플루오로에틸렌, 테트라플루오루에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 카르복시메틸셀룰로오즈(CMC)중에서 선택된 하나 이상을 들 수 있다. 그리고 바인더의 함량은 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 만약 바인더의 함량이 상기 범위를 초과하면 활물질의 상대적인 함량이 감소되어 전극의 용량이 저하되고 상기 범위 미만이면 활물질층과 집전체간의 결착력이 감소되어 바람직하지 못하다.The binder serves to impart a binding force between the ink and the current collector after printing. Examples of such binders include polyvinyl alcohol, ethylene-propylene-diene terpolymer, styrene-butadiene rubber, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene air And at least one selected from coalescing and carboxymethyl cellulose (CMC). And the content of the binder is preferably 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the active material. If the content of the binder exceeds the above range, the relative content of the active material is reduced to decrease the capacity of the electrode. If the content of the binder is less than the above range, the binding force between the active material layer and the current collector is reduced, which is not preferable.
상기 잉크에는 잉크의 안정성을 유지하며 적정 pH를 조절하기 위한 완충제를 더 부가할 수 있다. 완충제로서 트리메틸아민, 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 에탄올아민 또는 수산화나트륨, 수산화암모늄중에서 선택된 하나 이상의 아민계 화합물을 사용할 수 있다. 완충제의 함량은 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 50 중량부인 것이 바람직하다. The ink may be further added a buffer for maintaining the stability of the ink and adjusting the appropriate pH. As the buffer, one or more amine compounds selected from trimethylamine, triethanolamine, diethanolamine, ethanolamine or sodium hydroxide and ammonium hydroxide can be used. The content of the buffer is preferably 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the active material.
상기 잉크 준비시, 상술한 활물질, 도전제, 용매, 분산제, 및 바인더의 적정량을 혼합하고 이를 볼밀 또는 비드밀을 차례로 수행한 다음, 이를 필터를 이용하여 여과하는 과정을 거친다. 이 때 필터는 예를 들어 포어 직경이 0.45 내지 5㎛ 멤브레인 시린지 필터를 사용하여 불순물을 제거하는데 사용된다.When preparing the ink, a suitable amount of the active material, the conductive agent, the solvent, the dispersant, and the binder described above are mixed, and the ball mill or the bead mill is sequentially performed, and then filtered using a filter. At this time, the filter is used to remove impurities using, for example, a membrane syringe filter having a pore diameter of 0.45 to 5 mu m.
그 후, 표면거칠기 Ra가 0.025 내지 1.0 ㎛인 집전체 상부에 상기 과정에 따 라 얻은 잉크를 이용하여 잉크젯 인쇄, 그라비아 인쇄, 플랙소그래피 인쇄, 옵셋 인쇄, 스크린 인쇄 또는 닥터 블래이드 인쇄 방식에 따라 인쇄를 실시하고 나서 이를 건조하여 활물질층을 형성한다. 여기에서 건조는 40 내지 300℃ 온도에서 실시된다.Subsequently, printing was performed on ink collectors, gravure printing, flexography printing, offset printing, screen printing or doctor blade printing using the ink obtained according to the above process on the current collector on the surface roughness Ra of 0.025 to 1.0 μm. After the drying process, it is dried to form an active material layer. The drying is carried out here at a temperature of 40 to 300 ° C.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 집전체는 별도의 지지체에 부착한 상태에서 집전체상에 잉크를 인쇄 및 건조할 수 있다. 이 때 지지체로는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 마일라 필름 등을 사용하며, 인쇄 과정 종료후, 지지체는 분리해낸다. According to an embodiment of the present invention, the current collector may print and dry ink on the current collector in a state of being attached to a separate support. In this case, a polyethylene terephthalate film, a mylar film, or the like is used as the support. After the completion of the printing process, the support is separated.
이와 같이 형성된 활물질층은 그 총두께가 0.1 내지 10㎛로서, 매우 얇다. The total thickness of the active material layer thus formed is 0.1 to 10 탆, which is very thin.
본 발명에서 사용된 표면거칠기 Ra가 0.025 내지 1.0 ㎛인 집전체는 여러가지 방법에 따라 얻을 수 있다. 예를 들어 연마 가공, 압연롤을 이용하는 방법, 에칭 처리, 레이저 처리 또는 샌드 블래스트(sand blast) 가공에 의하여 표면에 요철 등을 형성함으로써 제조가능하다. 또한 상기 집전체는 집전체 제조시 무전해 도금, 전해 도금 또는 인쇄법을 이용하여 제조할 수 있다. 이러한 방법은 집전체 제조시 통상적으로 사용되는 방법이다. The current collector having a surface roughness Ra of 0.025 to 1.0 µm used in the present invention can be obtained according to various methods. For example, it can manufacture by forming an unevenness | corrugation etc. in the surface by a grinding | polishing process, the method of using a rolling roll, an etching process, a laser process, or a sand blast process. In addition, the current collector may be manufactured by using electroless plating, electrolytic plating, or printing in the production of the current collector. This method is a method commonly used in manufacturing a current collector.
상기 연마가공은 연마지를 이용하여 집전체 표면에 요철을 형성하는 과정을 말한다. 그리고 압연롤을 이용하는 방법은 압연롤에 존재하는 표면형태의 요철을 이용하여 집전체에 요철을 형성하는 과정이고, 에칭 처리는 에칭액인 산성 용액 등을 이용하여 집전체 표면의 거칠기를 제어하는 것이다. 그리고 레이저 처리는 집전체 표면에 레이저를 조사하여 집전체 표면에 요철을 형성하는 것이고, 샌드 블래스 트 가공은 집전체 표면에 모래를 압축공기를 이용하여 분사하여 집전체 표면에 요철을 형성하는 것이다.The polishing refers to a process of forming irregularities on the surface of the current collector using abrasive paper. In addition, a method of using a rolling roll is a process of forming irregularities in the current collector by using the unevenness of the surface form present in the rolling roll, and the etching treatment is to control the roughness of the current collector surface by using an acid solution or the like which is an etching solution. The laser treatment is to irradiate a laser on the surface of the current collector to form irregularities on the surface of the current collector. Sandblasting is to spray sand on the current collector surface using compressed air to form irregularities on the current collector surface.
상기 집전체의 표면거칠기를 제어하기 위하여 집전체상에 형성된 요철의 형상, 크기 등은 특별하게 한정되는 것은 아니다. 집전체 표면의 요철의 볼록부의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 송곳 형상인 것이 바람직하다. The shape, size, etc. of the unevenness formed on the current collector to control the surface roughness of the current collector are not particularly limited. Although the shape of the convex part of the unevenness | corrugation of the surface of an electrical power collector is not specifically limited, For example, it is preferable that it is an awl shape.
본 발명에 따른 집전체는 표면거칠기 Ra가 상술한 바와 같이 0.025 내지 1.0 ㎛이며, 바람직하게는 0.03 내지 0.5㎛, 보다 바람직하게는 0.04 내지 0.3 ㎛ 이다.The current collector according to the present invention has a surface roughness Ra of 0.025 to 1.0 mu m as described above, preferably 0.03 to 0.5 mu m, more preferably 0.04 to 0.3 mu m.
또한 상술한 표면거칠기를 갖는 집전체는 UV 또는 플라즈마 표면 처리를 더 거칠 수 있다. 이러한 표면처리를 거치게 되면 집전체의 표면에너지가 상승되어 저점도의 잉크로 활물질층을 형성하는 경우, 활물질층의 균일도가 더 높아진다. In addition, the current collector having the above-described surface roughness may be further subjected to UV or plasma surface treatment. Through such a surface treatment, when the surface energy of the current collector is increased to form an active material layer with a low viscosity ink, the uniformity of the active material layer becomes higher.
본 발명에서 사용되는 집전체는 그 상부에 활물질층을 양호한 밀착성으로 형성할 수 있는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 구체적인 예로서, 구리, 알루미늄, 스테인레스, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈중에서 선택된 하나 이상을 사용한다. The current collector used in the present invention can be used as long as it can form the active material layer on the upper portion of the good adhesion, as a specific example, at least one selected from copper, aluminum, stainless, molybdenum, tungsten, tantalum is used. .
집전체는 두께가 얇은 것이 바람직하고, 금속박인 것이 바람직하며, 그 두께는 1㎚ 내지 30㎛인 것이 바람직하다.It is preferable that a collector is thin, and it is preferable that it is metal foil, and it is preferable that the thickness is 1 nm-30 micrometers.
본 발명의 일실시예에 따르면, 최종적으로 얻어진 활물질층은 활물질, 도전제 및 바인더를 포함한다. 잉크 제조시 분산제를 부가하는 경우에는 최종적으로 얻어진 활물질층에 분산제가 함유될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the finally obtained active material layer includes an active material, a conductive agent and a binder. In the case of adding a dispersant in ink production, the dispersant may be contained in the finally obtained active material layer.
본 발명에 따라 얻은 전극을 이용하면 활물질층의 균일도가 개선되어 이를 채용하면 전극 용량이 향상된 이차전지를 제작할 수 있다.By using the electrode obtained according to the present invention, the uniformity of the active material layer is improved, and when it is adopted, a secondary battery having improved electrode capacity can be manufactured.
상기 이차전지는 이동전화, PDA, PMP 등의 휴대용 포터블 기기의 전원, 고출력용 하이브리드 자동차, 전기자동차 등의 모터 구동용 전원, e-ink, 전자 종이, E-pad 등의 플렉서블 디스플레이 소자용 전원, 향후 인쇄 회로 기판(PCB) 상의 집적회로 소자 전원용 마이크로 배터리로의 응용 가능성이 높다.The secondary battery may be a power source for portable portable devices such as mobile phones, PDAs, and PMPs, a power source for driving motors such as high-power hybrid vehicles, and electric vehicles, power sources for flexible display devices such as e-inks, electronic papers, and E-pads; In the future, there is a high possibility of application as a micro battery for powering an integrated circuit device on a printed circuit board (PCB).
본 발명에 따른 이차전지의 구체적인 예로서 리튬 이차전지를 들 수 있다.Specific examples of the secondary battery according to the present invention include a lithium secondary battery.
상기 리튬 이차전지에서 캐소드는 활물질로서 상술한 전극의 제조방법에 대한 설명에서 언급된 활물질중 리튬을 함유하는 리튬복합 산화물을 이용한다. 그리고 애노드는 활물질로서 그래파이트, 하드카본, 아세틸렌블랙, 카본블랙 등의 카본계 물질을 이용하거나 리튬복합 산화물을 이용하거나 리튬 금속 박막 자체를 이용한다. In the lithium secondary battery, the cathode uses a lithium composite oxide containing lithium in the active material mentioned in the description of the method for manufacturing the electrode described above as the active material. The anode uses a carbon-based material such as graphite, hard carbon, acetylene black, carbon black, lithium composite oxide or lithium metal thin film itself.
전해질막으로는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오라이드 공중합체 전해질막, 폴리에틸렌막, 폴리프로필렌막 등과 같이 리튬 2차전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용할 수 있다.As the electrolyte membrane, any one commonly used in a lithium secondary battery such as a vinylidene fluoride-hexafluoride copolymer electrolyte membrane, a polyethylene membrane, a polypropylene membrane, or the like can be used.
상술한 캐소드와 애노드 사이에 전해질막을 개재하고 리튬 이차전지에서 통상적으로 사용되는 방법에 따라 조립하여 리튬 이차전지를 제작할 수 있다.The lithium secondary battery may be fabricated by interposing an electrolyte membrane between the cathode and the anode, and assembling according to a method commonly used in a lithium secondary battery.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 보다 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not meant to be limited only to the following examples.
[실시예 1]Example 1
집전체의Whole 준비 Ready
집전체로서 두께 15㎛의 알루미늄 호일을 준비하고, 표면거칠기를 조절하기 위해서 분말지립번호 #800인 연마지를 사용하였다. 연마시에는 알루미늄 포일을 평탄한 유리판 위에 두고 연마지로 각각 1분간 연마하였다. 연마한 집전체는 가로 10cm, 세로 8cm의 크기로 절단한 뒤 A4용지 크기의 두께 100㎛ 폴리에틸렌테레트탈레이트(PET) 필름에 부착하였다. 인쇄 준비가 된 집전체 표면은 에탄올을 묻힌 와이퍼로 세정하였다.An aluminum foil having a thickness of 15 μm was prepared as a current collector, and abrasive paper having powder abrasive grain # 800 was used to control the surface roughness. In polishing, the aluminum foil was placed on a flat glass plate and polished with abrasive paper for 1 minute each. The polished current collector was cut into a size of 10 cm in width and 8 cm in length, and then attached to a 100 µm polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of A4 paper. The ready-to-print collector surface was cleaned with a wiper moistened with ethanol.
표면거칠기의Surface roughness 측정 Measure
연마처리를 하지 않은 알루미늄 호일 또는 연마를 완료한 알루미늄 호일을 표면거칠기 Ra가 0.5nm인 유리기판상에 밀착한 후 표면거칠기를 측정하였다. KLA-Tencor사의 표면프로파일러(surface profiler) P-16을 사용하여 측정하였으며, X 스캔 사이즈(scan size)는 500um, 스캔속도는 20um/s, 샘플링 속도(sampling rate)는 100Hz, applied force는 1.0mg으로 설정하여 측정하였고, 5회 측정하여 평균값을 취하였다. The unpolished aluminum foil or the polished aluminum foil was adhered to a glass substrate having a surface roughness Ra of 0.5 nm, and then surface roughness was measured. Measured using KLA-Tencor surface profiler P-16, X scan size is 500um, scan rate is 20um / s, sampling rate is 100Hz, applied force is 1.0 It was measured by setting the mg, and the average value was taken five times.
잉크의 제조Manufacture of ink
물 58.3g, 에탄올 5.7g, 에틸렌글리콜 30.9g, 디에틸렌글리콜 1.9g, 트리에탄올아민 0.38g, LiFePO4 1.52g, 분산제 EFKA4580(스위스 시바사) 0.42g, 아세틸렌블랙 0.19g, 메틸셀룰로오즈(CMC) 0.05g의 조성을 갖는 잉크를 제조하고, 이를 포어 직경이 5㎛인 멤브레인 시린지 필터로 여과하여 잉크를 준비하였다. 이 때 잉크의 점도는 약 20m㎩·s이었다.Water 58.3 g, ethanol 5.7 g, ethylene glycol 30.9 g, diethylene glycol 1.9 g, triethanolamine 0.38 g, LiFePO 4 1.52 g, dispersant EFKA4580 (Shiba Shiva) 0.42 g, acetylene black 0.19 g, methyl cellulose (CMC) 0.05 An ink having a composition of g was prepared and filtered by a membrane syringe filter having a pore diameter of 5 mu m to prepare an ink. At this time, the viscosity of the ink was about 20 mPa · s.
잉크의 충전Filling of ink
잉크 카트리지의 상단에 접착된 덮개를 제거한 후, 내부에 충전되어 있던 잉크를 모두 제거하고 세정하였다. 내부의 스폰지도 깨끗하게 세정한 후 건조하여 다시 카트리지 안에 장착하였다. 여기에 상기 과정에서 준비된 잉크를 주사기에 충전하고, 주사기 바늘을 통하여 카트리지 내부에 주입하였다. After removing the cover adhered to the top of the ink cartridge, all the ink filled therein was removed and washed. The sponge inside was also thoroughly cleaned, dried and placed back into the cartridge. The ink prepared in the above procedure was filled into a syringe, and injected into the cartridge through a syringe needle.
주입을 완료한 후 카트리지 덮개를 덮고, 노즐 외부의 기압을 낮게 하여 노즐을 통하여 카트리지 내부의 잉크가 흘러나오도록 하여 카트리지 내부의 공기를 제거한 후 노즐 아래쪽에 묻은 잉크를 깨끗하게 닦아 주었다. 이렇게 완성한 카트리지를 hp deskjet 5550 프린터에 장착하였다. After the injection was completed, the cartridge cover was closed, and the air pressure outside the nozzle was lowered to allow the ink inside the cartridge to flow out through the nozzle to remove air from the cartridge, and then wipe the ink on the bottom of the nozzle. The cartridge thus completed was attached to the hp deskjet 5550 printer.
인쇄print
가로 8cm, 세로 6cm의 검정색 패턴을 설계하고, 집전체인 알루미늄 호일을 부착한 PET 필름을 공급하여 활물질 잉크를 집전체상에 인쇄하였다. A black pattern of 8 cm in width and 6 cm in length was designed, and the active material ink was printed on the current collector by supplying a PET film with aluminum foil as a current collector.
인쇄 직후에는 이를 80℃에서 10분간 건조한 후 다시 같은 방법으로 총 15회 반복하여 인쇄하고 건조하여 전극을 완성하였다. 완성된 전극은 120℃의 진공오븐에서 2시간 동안 건조한 후 압연롤을 이용하여 압연하였다.Immediately after printing, the resultant was dried for 10 minutes at 80 ° C., and again printed and dried in the same manner for 15 times to complete the electrode. The finished electrode was dried in a vacuum oven at 120 ℃ for 2 hours and then rolled using a rolling roll.
전극 평가Electrode evaluation
완성된 전극은 통상의 이차전지 전극을 평가하는데 사용하는 방법인 코인셀 제작과 충방전 테스트를 통해 초기용량 평가를 실시하였다. The completed electrode was subjected to initial capacity evaluation through coin cell production and charge / discharge tests, which are methods used to evaluate ordinary secondary battery electrodes.
[실시예 2]Example 2
집전체의 연마처리시, 분말지립번호 #800인 연마지 대신 분말지립번호 #120 인 연마지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 이차전지용 전극을 준비하였다.In the polishing process of the current collector, a secondary battery electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the abrasive paper having powder abrasive grain # 120 was used instead of the abrasive grain having powder abrasive grain # 800.
[비교예 1]Comparative Example 1
집전체의 연마처리를 실시하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 연료전지용 전극을 제조하였다.A fuel cell electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the current collector was not polished.
[비교예 2]Comparative Example 2
집전체의 연마처리시, 분말지립번호 #800인 연마지 대신 분말지립번호 #60인 연마지를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.In the polishing treatment of the current collector, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the abrasive paper having powder abrasive grain # 60 was used instead of the abrasive grain having powder abrasive grain # 800.
도 2 및 3은 각각 상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 전극에 있어서, 전극의 활물질층의 표면상태를 나타낸 사진이다.2 and 3 are photographs showing the surface state of the active material layer of the electrode in the electrode prepared according to Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
이를 참조하면, 도 2를 참조하여 실시예1의 경우는 활물질층이 균일하게 형성됨을 확인할 수 있었고 반면 비교예 1의 경우는 도 3에 나타난 바와 같이 대부분의 영역은 활물질층이 도포되어 있으나 일부 영역은 알루미늄 바닥이 드러나 보일 정도로 활물질층이 불균일하게 도포되었다. Referring to FIG. 2, in Example 1, the active material layer was confirmed to be uniformly formed. In Comparative Example 1, as shown in FIG. The active material layer was unevenly applied so that the silver aluminum bottom was revealed.
상기 실시예 1-2 및 비교예 1-2에 따른 전극에 있어서, 집전체의 표면거칠기 및 전극의 그램당 용량을 조사하여 하기 표 1에 나타내었다.In the electrodes according to Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2, the surface roughness of the current collector and the capacity per gram of the electrode were investigated and shown in Table 1 below.
[표 1]TABLE 1
상기 표 1로부터 알 수 있듯이, 실시예 1과 실시예 2의 전극은 비교예 1의 경우와 비교하여 면적당 전극 용량이 상승하였다. 반면에, 비교예 2의 경우에는 높은 표면 거칠기 값을 갖는 집전체를 얻기 위해 집전체에 과도한 물리적 스트레스를 가하여 집전체가 손상되었기에 정상적인 전극을 제조할 수 없었다.As can be seen from Table 1, the electrodes of Examples 1 and 2 had an increase in electrode capacity per area compared with that of Comparative Example 1. On the other hand, in Comparative Example 2, a normal electrode could not be manufactured because the current collector was damaged by applying excessive physical stress to the current collector to obtain a current collector having a high surface roughness value.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary and will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따라 표면에너지가 높은 집전체상에 활물질층이 균일하게 형성되는 원리를 설명하기 위한 도면이고,1A to 1C are diagrams for explaining a principle in which an active material layer is uniformly formed on a current collector having high surface energy according to one embodiment of the present invention;
도 2 는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 전극에 있어서, 전극의 활물질층의 표면 상태를 나타낸 사진이고,2 is a photograph showing the surface state of the active material layer of the electrode in the electrode manufactured according to Example 1 of the present invention,
도 3은 비교예 1에 따라 제조된 전극에 있어서, 전극의 활물질층의 표면 상태를 나타낸 사진이다.3 is a photograph showing a surface state of an active material layer of an electrode in an electrode manufactured according to Comparative Example 1. FIG.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013157811A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-24 | 주식회사 엘지화학 | Method for manufacturing electrode for lithium secondary battery and electrode manufactured by using same |
US9780359B2 (en) | 2012-04-16 | 2017-10-03 | Lg Chem, Ltd. | Method of manufacturing electrode for lithium secondary battery and electrode manufactured using the same |
Families Citing this family (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10629947B2 (en) | 2008-08-05 | 2020-04-21 | Sion Power Corporation | Electrochemical cell |
CN101939862B (en) | 2008-01-08 | 2014-03-12 | 赛昂能源有限公司 | Porous electrodes and associated methods |
US20100216023A1 (en) * | 2009-01-13 | 2010-08-26 | Di Wei | Process for producing carbon nanostructure on a flexible substrate, and energy storage devices comprising flexible carbon nanostructure electrodes |
US20100178568A1 (en) * | 2009-01-13 | 2010-07-15 | Nokia Corporation | Process for producing carbon nanostructure on a flexible substrate, and energy storage devices comprising flexible carbon nanostructure electrodes |
US9406985B2 (en) * | 2009-01-13 | 2016-08-02 | Nokia Technologies Oy | High efficiency energy conversion and storage systems using carbon nanostructured materials |
WO2010107499A2 (en) * | 2009-03-19 | 2010-09-23 | Sion Power Corporation | Cathode for lithium battery |
WO2010136204A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Solvicore Gmbh & Co. Kg | Method for producing catalyst layers for fuel cells |
IN2012DN02063A (en) * | 2009-08-28 | 2015-08-21 | Sion Power Corp | |
US20110206992A1 (en) * | 2009-08-28 | 2011-08-25 | Sion Power Corporation | Porous structures for energy storage devices |
KR20110052233A (en) * | 2009-11-12 | 2011-05-18 | 삼성전자주식회사 | Electrode composition for inkjet printing, electrode and secondary battery prepared using the same |
KR20130143543A (en) * | 2010-07-30 | 2013-12-31 | 산요덴키가부시키가이샤 | Non-aqueous electrolyte rechargeable battery |
JP5836975B2 (en) * | 2010-12-13 | 2015-12-24 | 三洋電機株式会社 | Lithium secondary battery and manufacturing method thereof |
DE102011011154A1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-16 | Li-Tec Battery Gmbh | Process for the production of electrodes |
DE102011011155A1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-16 | Li-Tec Battery Gmbh | Process for the production of electrodes |
JP5557793B2 (en) * | 2011-04-27 | 2014-07-23 | 株式会社日立製作所 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
WO2012174393A1 (en) | 2011-06-17 | 2012-12-20 | Sion Power Corporation | Plating technique for electrode |
KR101947566B1 (en) * | 2011-07-29 | 2019-02-13 | 가부시키가이샤 유에이씨제이 | Collector and electrode structure, non-aqueous electrolyte cell, electrical double layer capacitor, lithium ion capacitor, or electricity storage component using same |
JP5742561B2 (en) * | 2011-08-02 | 2015-07-01 | 日産自動車株式会社 | Secondary battery electrode |
CN102970812A (en) * | 2011-09-01 | 2013-03-13 | 亚树科技股份有限公司 | Method for improving plasma uniformity |
CN103947027B (en) | 2011-10-13 | 2016-12-21 | 赛昂能源有限公司 | Electrode structure and manufacture method thereof |
WO2013085509A1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | CNano Technology Limited | Electrode composition for li ion battery |
WO2013123131A1 (en) | 2012-02-14 | 2013-08-22 | Sion Power Corporation | Electrode structure for electrochemical cell |
WO2013134655A1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Sion Power Corporation | Porous support structures, electrodes containing same, and associated methods |
CN105190966B (en) | 2012-12-19 | 2018-06-12 | 锡安能量公司 | electrode structure and its manufacturing method |
US9718997B2 (en) | 2013-11-13 | 2017-08-01 | R.R. Donnelley & Sons Company | Battery |
US20150325856A1 (en) * | 2014-04-15 | 2015-11-12 | New Jersey Institute Of Technology | Environmentally friendly inkjet-printable lithium battery cathode formulations, methods and devices |
US9711784B2 (en) | 2014-05-01 | 2017-07-18 | Sion Power Corporation | Electrode fabrication methods and associated systems and articles |
US20170098857A1 (en) * | 2015-04-15 | 2017-04-06 | Optodot Corporation | Coated stacks for batteries and related manufacturing methods |
WO2018083917A1 (en) * | 2016-11-04 | 2018-05-11 | 日産自動車株式会社 | Electrode for cell, and cell |
CN113243055B (en) * | 2018-12-28 | 2024-05-10 | 松下知识产权经营株式会社 | Positive electrode slurry, positive electrode, secondary battery, and method for producing positive electrode |
DE102019104721A1 (en) | 2019-02-25 | 2020-08-27 | Hydro Aluminium Rolled Products Gmbh | Aluminum foil for battery electrodes and method of manufacture |
WO2020243093A1 (en) | 2019-05-24 | 2020-12-03 | Advanced Battery Concepts, LLC | Battery assembly with integrated edge seal and methods of forming the seal |
JP7363288B2 (en) * | 2019-09-27 | 2023-10-18 | 株式会社Gsユアサ | Negative electrode plate for lead-acid battery, lead-acid battery, and manufacturing method of negative electrode plate for lead-acid battery |
WO2022065958A1 (en) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Electrode |
EP4287300A1 (en) * | 2021-01-29 | 2023-12-06 | Lg Chem, Ltd. | Electrode |
EP4287287A1 (en) * | 2021-01-29 | 2023-12-06 | Lg Chem, Ltd. | Electrode |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IL146601A0 (en) * | 1999-05-27 | 2002-07-25 | Patterning Technologies Ltd | Method of forming a masking pattern on a surface |
WO2004051784A1 (en) * | 2002-11-29 | 2004-06-17 | Yuasa Corporation | Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte battery |
JP4610213B2 (en) * | 2003-06-19 | 2011-01-12 | 三洋電機株式会社 | Lithium secondary battery and manufacturing method thereof |
US7923400B2 (en) * | 2004-12-14 | 2011-04-12 | Nissan Motor Co., Ltd. | Method of making an electrode for use in a battery |
-
2007
- 2007-10-15 KR KR1020070103735A patent/KR20090038309A/en not_active Application Discontinuation
-
2008
- 2008-03-27 US US12/056,743 patent/US20090098457A1/en not_active Abandoned
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013157811A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-24 | 주식회사 엘지화학 | Method for manufacturing electrode for lithium secondary battery and electrode manufactured by using same |
US9780359B2 (en) | 2012-04-16 | 2017-10-03 | Lg Chem, Ltd. | Method of manufacturing electrode for lithium secondary battery and electrode manufactured using the same |
US10026952B2 (en) | 2012-04-16 | 2018-07-17 | Lg Chem, Ltd. | Method of manufacturing electrode for lithium secondary battery and electrode manufactured using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20090098457A1 (en) | 2009-04-16 |
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